Nebel

Leuchtende Wasserstoffwolken wurden von Astronomen schon seit langem beobachtet; bis zum Beginn des 20. Jahrhunderts bezeichnete man als „Nebel“ alle Objekte, die keine Sterne waren und die als diffuser Fleck am Himmel zu sehen waren. Mit der Entwicklung von immer leistungsstärkeren Teleskopen erkannte man schließlich, dass viele der so genannten Nebel in Wirklichkeit Sternhaufen oder Galaxien waren. Diesen Umstand verdankt der Andromedanebel, der ja bekanntlich eine Galaxie ist, seinen Namen. Heute werden mit dem Wort „Nebel“ nur noch Wolken aus Gas und/oder Staub bezeichnet.

Andere Objekte aus Gas und Staub, die jedoch einen anderen Ursprung haben, sind die Planetarischen Nebel und die Überreste von Supernovae.

Alle Galaxien, insbesondere die Spiralgalaxien, enthalten Gas und interstellaren Staub. Demenentsprechend zeigen viele Galaxien, von der Seite gesehen, ein dunkles Band aus Staub, das durch das Zentrum verläuft. Andere Galaxien, die man von vorne sieht, lassen leuchtende Gaswolken erkennen, die entlang der Spiralarme angesiedelt sind. Auch in unserer Galaxis kann man – mit freien Auge oder einem Teleskop  - die leuchtenden Gasnebel  sowie die Stellen sehen, wo der Staub das dahinter liegende Licht absorbiert. Erst mit Hilfe der Radioastronomie sowie von Infrarotteleskopen kann man weitere Informationen über diese Phänomene gewinnen, da die Radiowellen sowie die Infrarotstrahlung im Gegensatz zum sichtbaren Licht nicht vom interstellaren Staub absorbiert werden.

Typen von Nebeln:

Edward Barnard (1857 bis 1923) war einer der ersten Astronomen, die erkannten, dass es im Weltraum enorme Wolken aus interstellarer Materie gibt. Er war außerdem einer der Pioniere der astronomischen Fotografie. So wurde etwa der Reflexionsnebel, in dem die Plejaden im Sternbild Stier liegen, erstmals auf einem Foto entdeckt, die Barnard 1883 anfertigte. Außerdem erarbeitete er den ersten großen Katalog von Dunkelwolken, der 1919 erschien.

Die diffusen Nebel werden nach ihrem Verhalten gegenüber dem Licht in 3 Klassen unterteilt:

-           Emissionsnebel

-           Reflexionsnebel

-           Dunkelwolken

Die besonders hellen Emissionsnebel bestehen hauptsächlich aus Wasserstoff und zeichnen sich durch ihr Eigenleuchten aus. Auf Fotos zeigen sich solche Nebel stets in rötlicher Farbe, da ein Großteil des vom Wasserstoff ausgesandten Lichts einen rötlichen Farbton aufweist. Wenn nun die energiereiche UV-Strahlung eines jungen Sterns auf ein Wasserstoffatom trifft, lösen die Photonen die Elektronen aus den Atomen, ein Prozess, den man als Ionisierung bezeichnet. Bei der anschließenden Rekombination von Elektron und Proton wird die zuvor absorbierte Energie in Form von sichtbarem Licht freigesetzt, wobei der Farbton von der Energiemenge abhängt: der Nebel beginnt zu leuchten. Einer der bekanntesten Emissionsnebel ist der Orionnebel, der 1500 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. 

Die Reflexionsnebel sind kühle Wolken aus Staub und Gas, die kein Eigenleuchten besitzen, sondern lediglich das Licht von nahe gelegenen Sternen streuen und reflektieren. Da in diesem Fall mehr blaues Licht als rotes Licht reflektiert wird, erscheinen solche Nebel zumeist in blauer Farbe. Das gleiche Prinzip bewirkt, dass wir den Himmel über uns blau sehen, da das Sonnenlicht auf die gleiche Weise durch die Atmosphäre zerstreut wird. Der Sternhaufen der Plejaden im Sternbild Stier ist von einem Reflexionsnebel umgeben, der auf Fotos ein blaues Leuchten zeigt.

Die dritte Art von Nebeln sind die Dunkelwolken. Es sind dies die Gebiete von erhöhter Staubkonzentration, die als dunkle Flecken zwischen den Sternen oder vor leuchtenden Gaswolken auftreten. Dunkelwolken sind in allen Galaxien zumeist im Bereich der galaktischen Scheibe zu finden, da diese Zone besonders reich an Gas und Staub ist. Hier kommt es auch zur Bildung von neuen Sternen. Viele spektakuläre Emissionsnebel sind in Richtung des Sternbilds zu beobachten. In diesem Bereich kann man auch zahlreiche Dunkelwolken erkennen, die sich vor dem leuchtenden Band der Milchstraße abzeichnen. Wie wir gesehen haben, bestehen Dunkelwolken aus Staub, der das Licht absorbiert. Sie erscheinen uns als dunkle Flecken zwischen den Sternen oder heben sich vor dem Hintergrund eines hellen Nebels ab. Ein typisches Beispiel für eine Dunkelwolke ist der so genannte „Kohlensack“, der am südlichen Himmel als kreisförmiger Fleck in der Milchstraße zu sehen ist, und zwar in der Nähe des Sternbildes Kreuz des Südens.

Eine weitere bekannte Dunkelwolke ist der so genannte Pferdekopfnebel im Sternbild Orion.

Zusammensetzung:

Wie schon erwähnt, bestehen diffuse Nebel hauptsächlich aus Staub und Gas. Man geht davon aus, dass der Staub in den kühleren äußeren Schichten der Roten Riesen erzeugt wird, die bereits in der letzten Phase ihres Bestehens sind. Dabei entstehen durch Kondensation kleinste Materieteilchen. Die äußeren Schichten werden schließlich durch den Strahlungsdruck abgestoßen. Noch weiß man nicht genau, wie sich dieser Staub zusammensetzt; man nimmt jedoch an, dass die Hauptbestandteile Graphit und verschiedene Silikate sind. Schätzungen zufolge dürfte 1% der interstellaren Materie aus Staub bestehen.

Das Gas in solchen Nebeln besteht hauptsächlich aus Wasserstoff. Wasserstoff ist das bei weitem am häufigsten vorkommende Element im gesamten Weltall. Es ist mit freiem Auge nicht zu erkennen, kann aber mittels Radioteleskop beobachtet werden, da es charakteristische Radiowellen aussendet, deren Wellenlänge 21 cm beträgt. Auf Grund dieser Radioemissionen konnte man Karten der Spiralarme anfertigen, in denen sich der Großteil des Wasserstoffs befindet. Dieses Gas kommt im interstellaren Raum überall – wenn auch in geringer Dichte – vor; auf ein Volumen von 10 oder gar 100 cm³ kommt nur ein Atom, was jedoch bei der Größe des interstellaren Raums immer noch eine enorme Menge an Wasserstoff ergibt. In einigen dieser Gaswolken herrschen Temperaturen von bis zu 7.500°C, wobei in Extremfällen der Wasserstoff bis zu 1 Mio Grad erreichen kann. Diese sehr heißen Gaswolken wurden anhand der Röntgenstrahlung entdeckt, die sie abgeben. Außerdem gibt es relativ dichte Wasserstoffwolken, die 10 bis 100 Atome pro cm³ enthalten. Solche Wolken sind jedoch sehr kalt; die Temperatur kann bis auf -200°C sinken.